JPH04206204A - 灯具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は灯具にかかわり、特に、車両用前照灯や投光器
として利用される灯具に関する。

〔従来の技術〕

一方向に光線を放射する灯具としては、第７図に示すよ
うなものが知られている。

第７図において、９４は放物面の形状をした凹面鏡であ
る。

９１はパルプであり、パルプ９１の内部にはフィラメン
ト９２が設置されている。なお、フィラメント９２は凹
面鏡９４の放物面の焦点位置に設置されている、９３は
パルプ９１の口金であり、口金９３によってパルプ９１
は凹面１１１９４に設置される。

９５はレンズであり、レンズ９５は凹面１１９４の開口
部に配置されている。

上記の構成によると、フィラメント９２から放射された
光線のうら、一部は凹面１１９４によって反射され、ｖ
Ｂ面１９４の中心線に平行な光線８０となる。そして、
光線８０はレンズ９５によって１折され、所定の開口角
で前方に放射される。

しかし、凹面鏡９４に入射しない光線８１は、そのまま
直進し、凹面鏡の中心線に平行な光線にはならない。こ
のような光線は前方でかなり拡散するため、物体の照射
にはほとんど寄与しない無駄な光線となる。

したがって、第７図の灯具で十分な光量を得るためには
、発光量の多い（すなわち消費電力の大きい）光源を必
要としたり、また口径の大きな反射１１９４を必要とす
るなどの問題があった。

上記のＩＩＩを改善するため、第８図のような灯具が考
えられている。第８図の灯具は、第７図に示した灯具に
反＠ｆａ９６を設けたものである。

反射鏡９６によって、凹面鏡９４に入射しない光線８１
は、フィラメント９２方向へ反射される。

反射鏡９６によって反射された光線は、その俵凹面１１
９４によって反射され、レンズ９５を介して放射される
。

（発明が解決しようとする課題〕 第８図の灯具において、フィラメント９２の長さは凹面
鏡９４に比べ十分短いと見なすことができるため、フィ
ラメント９２は凹面１１９４に対しては点光源となる。

しかしながら、フィラメント９２の長さは反射１１９６
に比べると十分短いとは見なすことができず、さらにフ
ィラメント９２は反１１１１９６の近くに配置されてい
る。そのため、フィラメント９２は反射１１９６に対し
ては線光源となる。

その結果、例えばフィラメント９２の反ｆ１４１１９６
側の端部９２ａが反１１１１９６の曲率中心に配置され
ているとすると、端ａｆｉ９２ａから放射された光は、
反射１１９６および凹面１１９４で反射されて光線８０
と平行な光線となる。しかし、フィラメント９２の凹面
鏡９４側の端部９２ｂから放射された光線８７は、反射
１１９６によってフィラメント９２と離れた方向に反射
される。そして、光線８７は凹面鏡９４で反射されると
、平行な光線８０とは異なった方向に放射され、物体の
′照射にはほとんど寄与しない無駄な光線となってしま
う。

以上のように反１１９６を設けた場合でも、光源から放
射された全光量に対する物体の照射に寄与する光量の割
合（ｊＸ下、これを灯具の効率と呼ぶ）を十分に高くす
ることはできない。そのため、凹面鏡９４の口径を大き
くし、また、光源の発光量も多くする必要があり、小型
化および消費電力の低減が困難であるという問題点があ
った。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、灯具の効率を向上させることにより、小型で消費電
力の少ない灯具を提供することを目的とする。

（Ｉｌｌｉを解決するための手段〕 本発明は、光源と、反射体と、凹面鏡と、を有し、前記
反射体は、複数個の中空な円錐台側面の各端部を接合し
た接合体であって、全体として側面に連続して凹凸のあ
る円筒形状をなすものであり、それぞＷの円錐台側面は
、半径の大きい端部と半径の小さい端部とを有しており
、一つの円錐台側面の半径の大きい端部には、他の円錐
台側面の半径の大きい端部が接合され、半径の小さい端
部には、他の円錐台側面の半径の小さい端部が接合され
、かつ前記半径の大きい端部における二つの円錐台側面
の接合する角度は９０度であり、前記光源は、前記凹面
鏡の焦点近傍に配置され、前記反射体は、該反射体の一
方の端部が光源の周囲に位置し、他方の端部が光源より
凹面鏡開口端側に位置し、かつ上記反射体の中心線が前
記凹面鏡の中心線とほぼ一致するように配置された、灯
具である。

（作用〕 本発明によると、光源から放射された光線の一部は凹面
鏡に入射し、所定の配光分布を有する光線となって放射
される。

光源から放射されたそのほかの光線は、反射体を構成す
る円錐台側面の一つに入射、する。上記光線は円錐台側
面で反射され、上記円錐台部側面が半径の大きい端部で
接合している円錐台側面に入射する。そして、上記光線
は円錐台側面で反射される。

このとき、上記２つの円錐台側面が大きい端部同士で接
合する角度は９０度なので、光線は、反射体に入射した
進路を折り返すような方向に反射される。そのため、反
射体によって反射された光線は、ふたたび光源付近を通
り、凹面鏡に入射する。

その結果、反射体によって反射されてから凹面鏡に入射
する光線の光路と、光源から凹ｔｉｉｓｉに直接入射さ
れる光線の光路とがほぼ一致する。そして、上記２つの
光線は、凹面鏡によって同じ方向に反射され、灯具の前
方に放射される。

（実施例） 第１図に基づき、第１の実施例について説明する。

第１図において、４は放物面の形状をした凹面鏡である
。

１はバルブであり、バルブ１の内部には光源としてのフ
ィラメント２が設置さ・れている。なお、フィラメント
２は凹面８４の放物面の焦点位置に配置されている。３
はバルブ１の口金であり、口金３によってバルブ１は凹
面１１４に設置されている。

５はレンズであり、レンズ５は凹面１１４の開口部に配
置されている。

１０は反射体である。反射体１０は複数個の中空の円錐
台側面Ｓを各端部Ｅ１．Ｅ２で接合した接合体であり、
全体として側面に連続して凹凸のある円筒形状をなして
いる。

反射体１０のそれぞれの円錐台側面Ｓは同一形状であり
、フィラメント２の長さが２［ｍｍｌの場合、各円錐台
側面の高さｈはおよそ０．２［ｍｍｌである。そして、
１つの円錐台側面Ｓは、半径の大きい端部Ｅ１および半
径の小さい端部Ｅ２を有しており、他の円錐台側面Ｓと
端部Ｅ１同士または端部Ｅ２同士で接合されている。ま
た、各円錐台側面Ｓが隣の円錐台側面Ｓとなす接合角は
９０度である。

なお、反射体１０は図示しない支柱もしくはワイヤによ
って口金３もしくは凹面１１４叫固定されている。さら
に、反射体１０はバルブ２の先端付近に配置され、反射
体１０の中心線と凹面１１４の中心線とが一致するよう
に配置されている。

次に、作用を説明する。

フィラメント２から放射された光線のうち一部の光線２
０は凹面１１４に入射する。そして、凹面１１４により
反射され、凹面１１４の中心線に平行な光線となる。

フィラメント２から放射されたそのほかの光線２１（第
２図参照）は、反射体１０を構成する円錐台側面の一つ
である円錐台側面１１に入射する。

光線２１は円錐台側面１１で反射され、円錐台側面１１
と半径の大きい端部で接合されている円錐台側面１２に
入射する。そして、光線２１は円錐台側面１２で反射さ
れる。

このとき、円錐台側面１１．１２が接合する角度は９０
度なので、光線２１は、反射体１０に入射した進路を折
り返すような方向に反射される。

そのため、反射体１０に入射した光線２１は、ふたたび
フィラメント２付近に戻ってくる。

また、フィラメント２から離れた円錐台側面１３に入射
した光線２２は、フィラメント２と真なる方向Ａに反射
される。そして、光線２２は上記の方向Ａにある円錐台
側面によって反射され、方向Ａより円錐台側面１３に入
射される。その結果、光線２２は円錐台側面１３によっ
てフィラメント２の近傍に反射される。

以上のようにして、フィラメント２から放射され反射体
１０に入射した光線のうち大部分が、反射体１０によっ
てフィラメント２の近傍に反射される。

反射体１０によってフィラメント２近傍に反射された光
線は、フィラメント２の付近を通過し、凹面１４に入射
する。フィラメント２近傍から放射された光線は、凹面
１１４に対して、焦点位置の点光源から放射された光線
と見なされる。したがって、上記の光線は凹面鏡４によ
って反射されて、凹面鏡４の中心線に平行な光線となる
。

また、フィラメント２より反射体１０の中心線方向に放
射された光線２３は、反射体１０や凹面１１４によって
反射されることなく直接前方に放射される。

そして、凹面鏡４の中心線に平行な光線は、レンズ５で
屈折され、所定の開口角を有する光線として前方に放射
される。

以上のように第１の実施例によれば、凹面鏡４の焦点に
フィラメント２を配置し、複数個の円錐台側面Ｓの接合
体であり、かつ各円錐台側面同士のなす角が９０度であ
り、全体として凹凸のある円筒状の反射体１０を、反射
体１０の中心線と凹面Ｉ４の中心線とがほぼ一致するよ
うに設置するようにした。

そのため、フィラメント２から放射された光線のうち一
部の光線２０は直接凹面１４に入射し、凹面鏡４によっ
て反射され、凹面鏡４の中心線に平行な光線となる。ま
た、フィラメント２から放射され、反射体１０に入射し
た光線２１は、反射体１０によって反射され、フィラメ
ント２の近傍を通過した後、凹面鏡４によって反射され
、凹面ｔＲ４の中心線に平行な光線となる。

従って、フィラメント２かう放射された光線のうち大部
分が平行光となる。その結果、灯具の効率を轟くするこ
とができ、装置を小型化することができるとともに、消
費電力を削減することができるという効果が得られる。

なお、反射体１０の外径を、口金３の直径と等しくした
場合には、凹面１［４によって反射された光線が反射体
１０に遮られることがないため、灯具の効率をさらに向
上させることができる。

次に、第３図に基づいて第２の実施例について説明する
。

第３図において、バルブ１、フィラメント２、口金３、
凹面１１４、レンズ５は、第１の実施例と同様である。

３０は反射体である。反射体３０は複数の円錐−白側面
３１，３２．３３．３４，３５．３６が接合されたもの
であり、全体として凹凸のある半球状をなしている。ま
た、円錐台側面３１．３２の接合角、円錐台側面３３．
３４の接合角、円錐台側面３５．３６の接合角は、いず
れも９０度である。

なお、反射体３０は図示しない支柱もしくはワイヤによ
って口金３もしくは凹面Ｈ４に固定されている。さらに
、反射体３０はバルブ２の先端付近に配置され、反射体
３０を構成する各円錐台側面の中心線と凹面鏡４の中心
線とが一致するように配置されている。

また、反射体３０は、半球状の中心がフィラメント２上
の一点になるような位置に設置されている。

次に作用を説明する。

フィラメント２から放射された光の一部は、直接凹面鏡
４に入射する。そして、凹面鏡４によって反射され、凹
面鏡４の中心線に平行な光線となる。

また、フィラメント２から放射された光線のうち、凹面
１１４に入射されない光線は、反射体３０に入射される
。反射体３０に入射された光線は円錐台側面で反射され
、フィラメント２の近傍に戻ってくる。

このとき、フィラメント２は反射体３０の中心に位置す
るため、フィラメント２から放射された光線は、すべて
の円錐台側面に対しおよそ４５度で入射する。そのため
、反射の効率は最大となる。

上記の光線はフィラメント２の近傍を通過した後、凹面
１１４に入射し、凹面鏡４によって反射され、凹面Ｍ４
の中心線に平行な光線となる。

したがって、フィラメント２から放射された光線の大部
分が平行光となる。そして、この平行光は、レンズ５に
よって屈折され所定の開口角を有する光束として前方に
放射される。

以上のように第２の実施例によれば、凹面１１４の焦点
にフィラメント２を配置し、複数個の円錐台側面３１〜
３６の接合体であり、かつ円錐台側面３１と３２．３３
と３４．３５と３６の接合角が９０１［であり、全体と
して凹凸のある半球状の反射体３０を、反射体３０の中
心線と凹面鏡４の中心線とがほぼ一致するように設置す
るようにした。

そのため、フィラメント２から放射された光線のうち一
部の光線は直接凹面１［４に入射する。そして、凹面鏡
４によって反射され、凹面１１４の中心軸に平行な光線
となる。また、そのほかのフィラメント２から放射され
た光線は、反射体１０に入射し、反射体１０によって反
射される。そして、フィラメント２の近傍を通過した後
、凹面１１４によって反射され、凹面１１４の中心軸に
平行な光線となる。

従って、フィラメント２から放射された光線のうち大部
分が凹面ｔＩＡ４に反射されて平行光となる。

その結果、灯具の効率を高くすることができ、装置を小
型化することができるとともに、消費電力を削減するこ
とができるという効果が得られる。

また、第２の実施例によると、フィラメント２から凹面
１１４の中心線方向に放射された発散光線も、フィラメ
ント２の近傍に反射されるため、第　−１の実施例に比
べ、さらに灯具の効率を高くすることができるという効
果が得られる。

次に、第４図に基づき、第３の実施例について説明する
。

本実施例装置は、広い範囲を照射すると同時に、特定方
向へは光を照射しないようにするものであり、例えば、
自動車の前照灯として利用できるものである。

第４図において、バルブ１、フィラメント２、口金３、
凹面１１４、レンズ５は、第１の実施例と同様である。

４０は反射体であり、反射体４０は円筒部４１と半円筒
部４２から構成されている。反射体４０の円筒部４１は
、第１の実施例の反射体１０と同等の部材である。また
、半円筒部４２は、円筒部４１の下半分を口金３側に延
長した形状となっている。ただし、半円筒部４２におけ
る円錐台側面の接合角は、９０度よりも微小角δだけ大
きく設定されている。

また、反射体４０は図示しない支柱もしくはワイヤによ
って口金３もしくは凹面鏡４に固定されている。さらに
、反射体１０はバルブ２の先端付近に配置され、反射体
４０の中心線と凹面１１４の中心線とが一致するように
配置されている。

次に作用を説明する。

フィラメント２から放射された光線のうち一部の光線は
直接凹面鏡４に入射し、凹面＃ｌｔ４によって反射され
、凹面１１４の中心線に平行な光線となる。

フィラメント２から放射されたそのほかの光線は、反射
体４０に入射する。

反射体４０に入射された光線のうち円筒部４１の下半分
に入射した光線は、半径の大きな端部で接合する２つの
円錐台側面で反射され、ふたたびフィラメント２の近傍
に戻ってくる。そして、フィラメント２の近傍を追加し
た後、凹面１１４によって反射され、凹面鏡４の中心線
に平行な光線となる。

また、円筒部４１の上半分に入射した光線は、同様に円
錐台側面で反射され、フィラメント２の近傍を通過した
優、反射体４０の半円筒部４２に入射する。さらに、フ
ィラメント２から放射された光線のうちの一部は、直接
半円筒部４２に入射する。

そして、反射体４０に入射された光線のうち、半円筒部
４２に入射した光線は、円錐台側面によってフィラメン
ト２の近傍に反射される。このとき、円錐台側面の接合
角が９０度より微小角δだけ大きいため、反射体４０の
半円筒部４２に入射した光線の進路と反射された光線の
進路とは、微小角２δだけ異なる。

したがって、半円筒部４２で反射された光線のうちのお
よそ半分はフィラメント２の口金３側を通過して凹面Ｉ
Ｉ４に入射する。すなわち、上記の光線は再び円筒部４
１に入射されない。そして、上記の光線は凹面１４によ
って反射され、凹面鏡４の中心線に平行な光線となる。

また、フィラメント２より反射体１０の中心線方向に放
射された光線は、反射体１０や凹面鏡４によって反射さ
れることなく直接前方に放射される。

以上のように第３の実施例によれば、凹面鏡４の焦点に
フィラメント２を配置し、複数個の円錐台側面の接合体
であり、円筒部４１と円筒部４１の下半分を口金３側に
延長した形状の半円筒部４２とからなる反射体４０を、
反射体４０の中心線と凹面１１４の中心線とがほぼ一致
するように設置するようにした。

そのため、第１の実施例と同様の効果が得られる。

また、反射体４０の半円筒部４２を設置したため、灯具
の下側に光線が放射されることを防止できるとともに、
灯具の下側に放射される光線を灯具上側に反射すること
ができ、さらに灯具の効率が向上するという効果が得ら
れる。

なお、反射体４０の円筒部４１側の端部を第２の実施例
のように、凹凸のある半球状にすることによって、さら
に灯具の効率を向上させることができる。

次に、第５図および第６図に基づいて第４の実施例につ
いて説明する。

第５図において、パルプ１、フィラメント２、口金３、
凹面鏡４、レンズ５は、第１の実施例と同様である。

５０は複数の：）」錐台側面が接合角９０度で接合され
た反射体である。反射体５０は、図示しない支柱あるい
はワイヤーによって、凹面１ｉ４あるいは口金３に固定
されている。

第６図に反射体５０を口金３側から見た斜視図を示す。

第６図において、反射体５０は、側面に凹凸のある２つ
の円筒５１．５２を、それぞれの中心線が微小距離隔て
てたがいに平行となるように接合したものである。そし
て、反射体５０は、２つの円筒５１．５２の中心線が凹
面鏡４の中心線と平行になり、かつフィラメント２が２
つの中心線の圀に位置するように配置されている。

次に、作用を説明する。

フィラメント２から放射された光線のうち一部−の光線
６０は、直接凹面鏡４に入射する。そして、光線６・０
は凹面１１４によって反射され、凹面鏡４０の中心線に
平行な光線となる。

また、フィラメント２から放射された光線のうち一部の
光線６１は、反射体５００円笥５］に入射する。フィラ
メント２は、円筒５１の中心線よりわずかにずれた位置
にあるため、円筒５１を構成する円錐台側面によって反
射された光線６１はフィラメント２の近傍に位置する領
域５３に反射される。したがって、光線６１．６２はフ
ィラメント２あるいはフィラメント２を固定している支
柱等によって光路を遮られることが少なくなる。

同様に、円１１５２を構成する円錐台側面に入射した光
線６２は、領域５４に反射される。

そして、光線６１．６２は領域５３．５４を通過して凹
面１１４に入射する。このとき、領域５３゜５４は小さ
い領域であり、かつフィラメント２の近傍に位置する領
域であるため、凹面１１４に対して、領域５３．５４は
焦点に位置する点光源と見なせる。

したがって、光線６１．６２は凹面Ｉ４によって反射さ
れ、中心線に平行な光線となる。

以上のように第４の実施例によれば、凹面１１４の焦点
位置にゲイラメント２を配置し、複数の円錐台側面を９
０度の角度で接合した接合体である円筒５１．５２を中
心線が平行になるように接合した反射体５０を円筒５１
．５２の中心線が凹面Ｈ４の中心線を挟みかつ互いに平
行になるように設置した。

そのため、フィラメント２から放射された光線のほとん
どが凹面鏡４によって反射されて平行光となる。その結
果、灯具の効率が向上するため、小型化、軽鏝化、およ
び消費電力の低減が可能となる。

また、反射体５０によって光［１６１，６２は領域５３
．５４に反射されるため、光線６１．６２がフィラメン
ト２によって遮られたり、散乱されることが少なくなる
。その結果、灯具の効率がさらに向上するという効果が
得られる。

なお、第４の実施例では、円錐台側面の接合体からなる
２つの円筒を接合したが、３つ以上の同様な円筒を接合
するようにしてもよい。

また、複数の円筒を接合する変わりに、円錐台側面の接
合体からなる円筒形状の１つの反射体を、反射体の中心
線と凹面１１４の中心線とが微小距離離れるように設置
しても同様の効果が得られる。

なお、前記４つの実施例では、凹面鏡４の焦点にフィラ
メント２を設置するようにしたが、これに限るものでは
ない。すなわち、フィラメント２を口金３側に近づけた
り、レンズ５側に近づけることによって、灯具から放射
される光の開口角を変更してもよい。

さらに、前記の実施例では、光源としてフィラメント２
を使用したが、放電灯など他の光源を使用してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、凹面鏡の焦点近傍に光源を設置し、複
数の円錐台側面を大きい端部同士および小さい端部同士
で接合しかつ大きい端部の接合角が９０度である円筒形
状の反射体を、反射体の中心線と凹面鏡の中心線とが一
致するように設置するようにした。

そのため、光源から放射され反射体に入射した光の大部
分が、光源もしくは光源の近傍に反射される。その結果
、光源から放射される光線を有効に利用でき、灯具の効
率が向上するという効果が得られる。

したがって、十分な光量を確保しつつ、装置の小型化、
軽量化および消費電力の低減が可能になるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例の断面図、第２図は第１実施例の
動作原理の説明図、第３図は第２の実施例の断面図、第
４図は第３の実施例の断面図、第５図は第４の実施例の
断面図、第６図は第４の実施例の反射体を示す斜視図、
第７図および第８図は従来例を示す断面図、である。 ２・・・フィラメント、４・・・凹面鏡、１０・・・反
射体特許出願人　　　日産自動車株式会社 ′Ｉｓ１図 第３図 ｉ１４図 第５図 １６１ｍ ′ｉ７／Ｉｋ７図 Ｉｌａ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 光源と、反射体と、凹面鏡と、を有し、 前記反射体は、複数個の中空な円錐台側面の各端部を接
   合した接合体であって、全体として側面に連続して凹凸
   のある円筒形状をなすものであり、それぞれの円錐台一
   面は、半径の大きい端部と半径の小さい端部とを有して
   おり、一つの円錐台側面の半径の大きい端部には、他の
   円錐台側面の半径の大きい端部が接合され、半径の小さ
   い端部には、他の円錐台側面の半径の小さい端部が接合
   され、かつ前記半径の大きい端部における二つの円錐台
   側面の接合する角度は９０度であり、前記光源は、前記
   凹面鏡の焦点近傍に配置され、前記反射体は、該反射体
   の一方の端部が光源の周囲に位置し、他方の端部が光源
   より凹面鏡開口端側に位置し、かつ上記反射体の中心線
   が前記凹面鏡の中心線とほぼ一致するように配置された
   、灯具。